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RESUMEN
Chile, demuestra ser el país pionero en materia de Biopulpaje Kraft a nivel mundial, esta realidad ha sido confirmada por el premio recibido por el grupo de investigación, en octubre del 2001, con ocasión de la 10ª Conferencia IP (Internationa Paper), celebrada en Grenoble, Francia, donde se recibió el 1° Premio a la Innovación Científica Tecnológica en Industrias de Celulosa y Papel. Este proyecto en su línea principal, considera continuar, en sus líneas conceptuales, con una línea de investigación desarrollada, desde hace 8 años. En este período se han logrado desarrollar las cepas de hongos de pudrición blanca, tales como Pleurotus, Coriolus, Phlebia, Penyophora, entre otros, los cuales actúan eficientemente sobre astillas (pulpaje termomecánico) y trozas de Pino radiata (pulpaje químico, Kraft). Además, se cuenta con cepas de Ceryporiopsis, disponibles a partir del Laboratorio de Bioquímica de la Universidad Católica, el cual ha demostrado ser también, altamente ligninodegradador.
En este proyecto, se pretende diferenciar las aptitudes al biopulpaje de especies del género Eucalipto, ya que las propiedades de las especies de este género varían por:
1° Composición química de la Madera, principalmente lignina, Pino posee 28% y Eucalipto, 23%
2° Tipo de lignina, la fracción arabinosa en Eucalipto es absolutamente distinta de Pino
3° Anatómicamente, Eucalipto se diferencia de Pino, desde el punto de vista de fibras, asi como por la presencia de vasos
4° Eucalipto posee radios leñosos diferentes a los de pino, lo cual determina, evolución distinta de avance de los WDF (hongos de pudrición blanca).
Los antecedentes reunidos en relación a biopulpaje y bioblanqueo, apuntan al hecho que los procesos iniciados con hongos de pudrición blanca son más económicos y menos contaminantes, dos aspectos que todos los procesos productivos buscan hoy en día. Erickson en 1985, establece que para la industria de celulosa y papel, todos los intentos por lograr procesos menos contaminantes deben recibir la máxima atención, dado que la industria aludida, es considerada aún, altamente contaminante. La acción de los hongos de pudrición blanca, tiene varias interpretaciones, según sea la disciplina involucrada. El mismo Erickson trata de explicar estos fenómenos, desde el punto de vista enzimático, aspecto sobre el cual se han desarrollado, entre otros, los bioblanqueos.
Lo que importa en estos procesos es que la explicación de los mismos, no tiene sólo una raíz química, el proceso realmente desarrollado por los hongos, responde a interpretaciones físicas, físico-químicas, químicas y bioquímicas. El hongo, al establecerse en la madera, sea al estado de rollizo o astilla, desarrolla hifas que penetran las fibras, a través de las paredes, preferentemente por las punteaduras y lúmenes celulares, produciendo una transformación bioquímica con proyección física, sobre la base de perforaciones que facilitarían la penetración de licores, en el proceso de pulpaje, Fengel y Wegener, 1984. Los procesos, desarrollados hasta la fecha permiten establecer (González et al, 1998, 99, 01, 02), que especies derivadas de las coníferas son más que aptas a estas tecnologías, el objetivo principal es probarlas para Eucalipto que es la segunda fuente de materia prima para la producción de Celulosa en Chile. Estos autores establecen que además de la progresión física, los hongos de pudrición blanca, a través de sus enzimas, modifican las fases de ligninas asociadas a las holocelulosas (principalmente hemicelulosa, J. Donoso, 1996).
Las posibilidades de interacción física y químicas no están bien determinadas. El resultado sobre la base del pulpaje no se puede explicar sólo a través de factores físicos y químicos, sino a través de una combinación de ambos tipos de efectos, junto a aquellos de naturaleza bioquímica. Una primera aproximación sobre este tipo de efectos, establecen los mismos autores diferenciando, el resultado sobre latifoliadas y coníferas. Los principales resultados obtenidos por González et al (1996, 97, 98, 99, 01 y 02) apuntan hacia las mismas consideraciones, de una forma coincidente. Los resultados apuntan al hecho que Eucalipto es definitivamente distinto a Pino, Tanto como las aplicaciones de las celulosas, pino se aplica a papeles resistentes y eucalipto a papeles impresión escritura. La demanda mundial de los segundos supera a la de pino en el futuro inmediato.
Myers en 1988, estudia el efecto de los hongos de pudrición blanca en pulpa mecánica. En bioblanqueo han trabajado, Fujita, 1993, Murata, 1992, Erickson y Kirk, 1985, Fujita, 1991 y Dawson-Andoh, 1991. Blanchette et al, en 1985, interpretan la acción de los hongos de pudrición blanca, a través de la degradación de la lignina y la leve degradación que experimenta la fracción holocelulósica. Los mismos alcances establece Kirk en 1992. En resumen el fenómeno, tal cual se ha establecido precedentemente, es una consecuencia de factores físicos, físico-químicos y químicos. Uno de los objetivos de esta investigación es clarificar para dos especies del género eucalipto, la ponderación real de estos fenómenos, para poder aplicar los resultados a nivel industrial, en la producción de celulosa a partir de estas especies (nitens y globulus). Cabe señalar nuevamente, que a futuro, la mayor demande de pulpas celulósicas blanqueadas corresponde a Eucalipto, en desmedro de Pino, ya que las primeras proveen mayor cantidad de fibra para papeles impresión/escritura que determinan la mayor tasa de demanda de papeles en los próximos 12 años, a nivel mundial.
Oriaran et al, en 1991, evaluaron propiedades de pastas kraft, en maderas después de tratadas con Phanaerochete. Las pastas celulósicas mostraron un mayor rendimiento de 3 a 5% en relación a muestras testigos, al mismo tiempo las pastas se refinaron a mayor velocidad, mejorando el largo de ruptura, explosión, doble pliegue y experimentando una leve disminución de su blancura. En Chile, la mayor experiencia en fenómenos ligados a la biotecnología y aspectos enzimáticos del bioblanqueo de celulosa Kraft de Pino radiata, la posee Vicuña et al, 1994, 1999 y 2001.
González, Donoso y Gómez, en 1996, demuestran que pastas kraft, derivadas de astillas de Pino radiata, tratadas con Pleurotus y Polystictus, tienen 3 a 5% de mayor rendimiento, son pastas con mayor contenido de hemicelulosas, se refinan más rápidamente y son más fáciles de blanquear.
Durante 1998-2001, se desarrolló sobre la base de estos principios, el proyecto FONDEF 97I-2032, titulado Biopulpaje Kraft aplicado a pino radiata, el cual estuvo integrado operacionalmente, por el mismo grupo de investigación que propone este proyecto. De ese proyecto se desprenden las siguientes conclusiones:
- Es posible una reproducción masiva de hongos de pudrición blanca (WDF) a escala industrial
- Es posible emplear los WDF a nivel de trozas de Pino radiata, para aplicarlos industrialmente
- La acción deslignificadora de los WDF, permiten disminuir entre 3.5 a 4.1% el porcentaje de lignina presente en la madera de Pino radiata.
El aspecto que es necesario rescatar, es que pino radiata, además de una distinta composición química, como se señaló precedentemente, es diferente desde el punto de vista anatómico, las hifas de un WDF evolucionan distinto en presencia de vasos y fibras que de sólo traqueidas ( en el caso de coníferas).
- De los procesos de pulpaje Kraft realizados sobre trozas de Pino radiata, se obtiene:
- Entre 2.8 a 3.1 puntos de mayor rendimiento en el proceso Kraft
- Indices Kappas más bajos, entre 12 a 14%
- Grados de polimerización de pulpas Kraft más altos, entre 24 y 28%
- En pulpas crudas de pino radiata se obtiene:
- Refinaciones con menores consumo de energía de 14 a 18% medidos en kwh/ton, para obtener los mismos grados Schoepper-Rigler que en muestras control
- En papeles Kraft, las propiedades a 30ºSR son las siguientes:
- El Indice de rasgados es 16% superior que las muestras testigo
- El largo de ruptura aumenta 6%
- El TEA, se incrementa en 15%
- Experiencias de blanqueo de los mejores 3 tratamientos se hicieron en el Forest Research Institute, Papro, Nueva Zelanda, y se comprobó lo siguiente:
- Después de una secuencia O2-C/D-Eo-D-Ep-D, se concluyó:
- El rendimiento del proceso de blanqueos de 99.1% comparado con 96.2% de las muestras controles
- El TAC aplicado fue de 10% menos en las muestras de pulpas biotratadas
- La economía en refinación fue del 26% para obtener los mismos Kappas
- El índice de rasgado aumentó para 30ºSR en 18%
- El Tea aumentó en 24%
- La blancura final obtenida es de 3 puntos superior en las muestras biotratadas
- La viscosidad de las pulpas blanqueadas es 32% mayor que las testigos
Estas experiencias se realizaron en FRI, Nueva Zelanda con un objetivo estratégico, cual es que NZ, produce su mayor cantidad de fibra a partir de P. Radiata y por lo tanto cualquier avance científico/tecnológico aplicable a Pino radiata en Chile es perfectamente aplicable en ese país, es una vez más causal de marketing. Como se señalará más adelante, el proceso de patentación, derivado de un Proyecto de Transferencia Tecnológica se dirige hacia ese objetivo. Los procesos de investigación, en Pino, el proyecto de transferencia y el de Eucalipto, en esta concepción, deben ser CONSECUENTES, con una entidad de investigación nacional, en convenio con otras 2 entidades nacionales y 2 internacionales que debe conducir a un óptimo de comercialización de celulosas a nivel de hemisferio sur.
Sobre la base de estos resultados, obtenidos por un grupo altamente interdisciplinario, se sentaron las bases para un proyecto, ya aprobado de Transferencia Tecnológica DDO-T2057, SOBRE LA PRODUCCIÓN de WDF Y APLICACIÓN de la Tecnología de BIOPULPAJE a la industria nacional de celulosa de Pino radiata. Existe la posibilidad de exportar esta tecnología a países como Nueva Zelanda y Australia, que también utilizan esta especie y tal vez a futuro, se pueda aplicar a otras coníferas. Cabe señalar que tanto Australia como Nueva Zelanda son potenciales competidores de Chile en materia de Eucalipto, por lo tanto cualquier avance que Chile logre en este contexto debiera recibir la máxima atención de entidades de Fomento Nacional. Se trata de establecer patrones de competencia regionales y mundiales en la producción de celulosas de fibra corta y larga. A futuro, la demanda de productos es más importante a nivel de fibra corta (Eucalipto), lo cual se refleja en los actuales planes de inversión de las industrias necionales, que de fibra larga (Pino).
En anexos se adjuntan, los resúmenes de publicaciones y congresos en los cuales se participó sobre el tema, lo cual ha permitido crear una red de investigadores en el tema con una posibilidad de sinergia altamente interesante. En esta perspectiva se propuso la realización de un proyecto IBEROEKA, con la participación de Uruguay, Brasil, Francia, Chile y España sobre biopulpaje de diferentes especies de Eucaliptus, entre los cuales para Chile están, el globulus y el nitens. Los contactos están establecidos, pero no se activarán, a no ser que se juzguen atractivos, desde el punto de vista estratégico, para la industria nacional.
Chile produce actualmente, alrededor de 1.940.000 ton al año de celulosa kraft, de las cuales aproximadamente un 28% es a base de Eucalipto. La metodología y la base propuesta es muy similar a la ya probada para Pino. Se trata de probar los principales WDF, a distintos niveles de substrato, aserrín, astillas y finalmente trozas. Los beneficios posibles de obtener son más auspiciosos en el caso de Eucalipto, ya que su contenido de lignina es menor y cualitativamente es distinta y por lo tanto se espera mayores tasas de deslignificación. El conjunto de aspectos beneficiosos en el caso de Pino radiata, entre incremento de rendimiento, baja de Kappa, mayor grado de polimerización, las economías de refinación, las propiedades de los papeles, las economías en blanqueo y las propiedades de los papeles blancos, significarían un beneficio neto de casi US$ 21.000, para una planta de 1000 ton día de producción.
Esta investigación abordará tiempos de tratamiento, evaluación de pulpajes, métodos de mejor tratamiento de rollizos de eucalipto, en las principales regiones de abastecimiento del país, etc., todos aspectos que redundarán en un mejor aprovechamiento de los resultados. La participación de expertos en pulpaje, blanqueo, refinación, microscopía electrónica, bioquímicos, química y biología molecular, asegura el obtener los objetivos propuestos en esta investigación. Los resultados podrán ir siendo implementados por la industria en forma paulatina. Existe gran interés de los dos principale grupos involucrados en la producción de celulosa, Empresas CMPC y el grupo Arauco y Constitución, que ya participó como auspiciador y patrocinador en el proyecto relacionado con Pino radiata.
Las diferencias principales con el proyecto de pino son:
- Eucalipto es distinto a Pino , química y anatómicamente
- La evolución de la hifas de WDF son absolutamente diferentes en Pino que en Eucalipto
- Las tasas de lignina son totalmente distintas en Eucalipto que en Pino
- La evolución de demanda de mercado de Eucalitpo son mayores que en Pino
- El fomento de investigación en Eucalipto es absolutamente diferente que en Pino
Durante el mes de Julio de 2002, se han obtenido resultados de pruebas industriales en Planta Constitución, los cuales no hacen sino ratificar o confirmar los resultados que se habían obtenido en laboratorio. Estas pruebas están insertas en el PTT D00T-2057, programa de transferencia tecnológica. |